水文地质工程地质勘探资料课件

安徽省煤田一队地质员培训课程水文地质工程地质勘探安徽理工大学地球与环境学院刘启蒙博士教授安徽省煤田一队地质员培训课程水文地质工程地质勘探安徽理工大学一、水文地质勘探二、水文地质试验三、水文地质勘探成果四、工程地质勘察五、矿区水文地质勘察工作方法内容提要一、水文地质勘探内容提要第一章水文地质勘探第一章水文地质勘探一、水文地质钻探的重要性和任务二、水文地质钻孔的布置原则三、水文地质钻探的技术要求四、水文地质钻探的观测与编录第一节水文地质钻探一、水文地质钻探的重要性和任务第一节水文地质钻探1、水文地质钻探的重要性在水文地质勘察中，水文地质钻探是最主要的、最可靠的手段，可直接揭露地下水(含水层)，是对水文地质测绘、水文地质物探的检验。一孔多用：兼作取样、试验、观测、开采和防治地下水之用钻孔结构复杂，施工要求严格，工期长、费用高。一、水文地质钻探的重要性和任务1、水文地质钻探的重要性一、水文地质钻探的重要性和任务亚洲第一钻

2002年10月10日上午10时，亚洲第一钻，在江苏省东海县毛北村工程现场正式开钻，寻探最接近地球地芯的一点，以便提取地芯材料进行地质科学研究。

该工程采用“组合工程钻探技术”和“双孔方案”，即在施工难度极大的5000米深钻之前，先钻一个2000米的先导孔，根据2000米的实际探寻结果，在先导孔的基础上，钻出5000米的深井。“伸入地球内部的望远镜”

亚洲第一钻2002年10月10日上午10时，亚洲亚洲第一钻，世界第三深井深5118.20米，中国江苏东海，总投资约1.5亿元人民币,整个工程项目历时为2002.10.10.-2005.3.27。亚洲第一个深部地质作用长期观测实验基地；亚洲第一个研究地幔物质的标本岩芯馆和配套实验室。世界No1：12262米，前苏联，科拉半岛世界No2：9100米，德国中国工程院院士许志琴亚洲第一钻，世界第三深井深5118.20米，中国江苏东海，总2、水文地质钻探的任务研究地质、水文地质剖面，确定含(隔)水层的层位、厚度、埋藏深度、岩性、分布状况、空隙性和隔水层的隔水性；测定各含水层中的地下水位(包括初见水位与稳定水位)，各含水层之间及含水层与地表水体之间的水力联系；进行水文地质试验，测定各含水层的水文地质参数，为防治矿井水和开发利用地下水提供依据2、水文地质钻探的任务研究地质、水文地质剖面，确定含(隔)水进行地下水动态观测，预测其动态变化趋势；采取水样做水质分析，采取岩样和土样做岩土的水理性质和物理力学性质试验；在可供利用的情况下，可作排水疏干孔、注浆孔、供水开采孔、回灌孔或长期动态观测孔之用进行地下水动态观测，预测其动态变化趋势；水文地质钻孔的基本类型水文地质勘探孔：又称一般水文地质孔，主要用于了解矿区地质和水文地质情况，如地层的岩性、构造、含水层数、厚度、埋深和结构等。试验孔：主要用于抽水试验，也可用于了解水文地质情况。观测孔：主要用于指定层段抽水试验时地下水位观切和地下水长期动态观测，同时了解水文地质条件或采取水样、岩样。水文地质钻孔的基本类型水文地质勘探孔：又称一般水文地质孔，主开采孔：主要用于地下水开采或矿区地下水水位疏降。探放水孔：主要用于探明掘进巷道前方一定距离内的水文地质条件，或用于矿井地下水疏降、井下水文地质试验等。试验孔、观测孔、开采孔和探放水孔统称专门水文地质孔。开采孔：主要用于地下水开采或矿区地下水水位疏降。水文地质钻孔的基本技术要求水文地质钻孔的基本技术要求遵循准则：☀必须贯彻执行先水文地质测绘与物探，后钻探施工以及坚持“先踏勘、后设计”和“先设计、后施工”的工作程序。☀在施工全过程中，始终贯彻“优质、高效、低耗、安全”和“质量第一”的原则，推广应用钻探新设备、新方法、新工艺，提高经济效益。反对单纯追求进尺，反对忽视安全和不注重经济效益遵循准则：☀必须贯彻执行先水文地质测绘与物探，后钻探施工以二、水文地质钻孔的布置基本原则以线为主，点线结合以疏为主，疏密结合以浅为主，深浅结合以探为主，探采结合一般任务与专门任务相结合设计与施工相结合用最少的工程量、最低的成本、最短的时间，获得质量最高、数量最多的水文地质资料。二、水文地质钻孔的布置基本原则用最少的工程量、塔里木盆地准格尔盆地（一）松散沉积区水文地质

勘探钻孔的布置1、山间盆地主要勘探线：应沿山前至盆地中心方向布置。边缘钻孔--为了控制盆地的边界条件，以查明山区地下水对盆地新生代含水层的补给条件。内部钻孔--控制主要含水层在水平和垂直方向上的变化规律。塔里木盆地准格尔盆地（一）松散沉积区水文地质

2、山前倾斜平原地区主要勘探线应平行冲、洪积扇轴辅助勘探线应垂直冲、洪积扇轴AABB1234512345砂砾石带粗粒沉积交错过渡带粘性细土带2、山前倾斜平原地区主要勘探线应平行冲、洪积扇轴AABB123．河流平原地区勘探线垂直于主要的现代（古代）河道方向布置，查明古河道的分布规律和主要含水层在水平和垂直方向上的变化。亚砂土细砂粉砂亚粘土粘土河床河床3．河流平原地区勘探线垂直于主要的现代（古代）河道方向布置，4、滨海平原地区勘探线应垂直海岸线布置，在海滩、砂堤、各级海成阶地上，均应布置勘探孔，以查明含水层的岩性、岩相、富水性等变化规律。

4、滨海平原地区勘探线应垂直海岸线布置，在海滩、砂堤、各级海（二）裂隙岩层分布地区风化裂隙水的勘探线：一般沿（平行）河谷至分水岭的方向，孔深一般小于100m。层间裂隙水或构造富水带的勘探线：垂直含水水层或含水带走向的方向，孔深一般100m∼200m。风化带示意图第四系地层强风化花岗岩强风化片麻岩中风化片麻岩中风化花岗岩（二）裂隙岩层分布地区风化裂隙水的勘探线：一般沿（平行）河谷（三）岩溶地区北方岩溶水盆地：主要的勘探线应沿区域岩溶水的补给区到排泄区的方向布置，以查明不同地段的岩溶发育规律。南方岩溶管道：查明主要的地下暗河位置。排泄区补给区孔深龙桥暗河出口

重庆市奉节-湖北省恩施市全长50公里，为地球上最长的暗河。（三）岩溶地区北方岩溶水盆地：主要的勘探线应沿区域岩溶水的补三、

水文地质钻探的技术要求钻孔结构孔斜要求隔离止水冲洗液钻探工艺三、水文地质钻探的技术要求钻孔结构（一）钻孔结构

钻孔结构---

是指由开孔至终孔的深度内钻孔孔径的变化，包括孔径、孔段和孔深。管外封堵井管沉淀管岩溶含水层劣质水层井壁填砾过滤器（一）钻孔结构钻孔结构---管外封堵井管沉淀管岩

钻孔结构的确定是根据钻孔类型、水文地质条件、终孔直径及深度、钻进工艺方法、抽水方法及钻探设备等因素综合确定。A井管：包括井壁管、过滤管、沉淀管的直径、孔段和深度。B填砾、止水与固井位置及深度。钻孔具体结构:钻孔结构的确定是根据钻孔类型、水文地质条件以勘探孔为例

1、孔深

一般应切穿含水层，终孔深度主要取决于含水层底板埋藏深度。

隔水顶板隔水底板层状含水层以勘探孔为例1、孔深隔水顶板隔水底板层状含水层①基岩含水层，钻孔应穿透含水层的主要富水段或富水构造带；②岩溶含水层，钻孔应穿透岩溶发育带；③根据钻探设备所允许的深度范围或可能的开采深度确定孔深；④地下水开采孔或长期疏干降压孔的钻孔还应考虑沉淀管的长度，一般为3m∼5m。特殊情况确定孔深：①基岩含水层，钻孔应穿透含水层的主要富水段或富水构造带；特殊2、孔径孔径的大小取决于钻孔的类型、钻孔的结构、抽水设备及对钻孔出水量大小的要求。孔径设计的内容包括：变径尺寸和止水终孔直径开孔直径过滤器2、孔径孔径的大小取决于钻孔的类型、钻孔的结构、抽水设备及对①终孔直径主要取决于预计钻孔的出水量、过滤器的尺寸和抽水设备的类型等。☀试验证明，钻孔涌水量是随着钻孔直径的增加而增加，但增加到一定数值后，当孔径继续增大时，钻孔出水量增加的数量会逐渐减少，甚至不再增加。孔半径mm流量L/s①终孔直径主要取决于预计钻孔的出水量、过滤器的尺寸和抽水设备在浅部松散覆盖层和基岩破碎带，为保证进水、维护孔壁稳定，必须在孔内下护壁井管、过滤器，有时还要在井管与井壁之间充填滤料。一般抽水孔直径应比过滤器大l∼2级，观测孔应大1级。常用井管规格表管径mm7389108127146168219273325377426钻头mm7591110130150174225280335385455在浅部松散覆盖层和基岩破碎带，为保证进水、维护过滤器安装在钻孔中含水层处的带孔的井管。作用：保证含水层中的地下水顺利地进入井管中，同时防止井壁坍塌及含水层的细粒物质进入井中而造成井孔淤塞。安装：一般与抽水含水层的厚度相一致。管径、孔隙率：取决于出水量要求和含水层性质。过滤器安装在钻孔中含水层处的带孔的井管。过滤器类型圆孔缝隙包网缠丝钢筋骨架笼状筐状填砾过滤器类型圆孔缝隙包抽水设备井径大于抽水设备的外部尺寸钻头决定井径尺寸泵安装在取水管上抽水设备井径大于抽水设备的外部尺寸钻头决定井径尺寸泵安装在取水文地质工程地质勘探资料课件终孔直径钻孔类型（用途）终孔直径（mm）地质勘探孔（以取岩芯为主）91一般水文地质钻孔抽水孔较过滤器直径大1-2级，填砾时大150-200观测孔较过滤器直径大1级探采结合钻孔较过滤器直径大2级，填砾时大150-200出水量

过滤器

抽水设备

钻孔类型终孔直径钻孔类型（用途）终孔直径（mm）地质②变径止水变径止水的一般情况？需要取得多个含水层中各分层的水文地质参数需要隔离水质较差的含水层需要有选择地疏降或开采某一含水层需要维护松散层和岩层破碎带的孔壁②变径止水变径止水的一般情况？变径止水类型：

同径止水

异径止水

联合止水变径止水类型：同径止水同径止水适用条件：浅孔或中深孔水文地质条件较简单同径到底、单层套管填砾支撑止水同径止水适用条件：填砾支撑止水同径止水

在钻孔中采用同径止水和由下而上逐层回填抽水，直至取得各含水层资料为止。缺点：工序繁期，抽水周期长，在松软地层中易发生事故。ABC同径止水在钻孔中采用同径止水和由下而上逐层回填抽水，异径止水适用条件：深孔水文地质条件复杂异径到底、多层套管适用条件：深孔基岩钻孔异径到底异径止水适用条件：适用条件：同、异径联合止水异径同径适用条件：深孔或中深孔水文地质条件复杂异径到底、多层套管同、异径联合止水异径同径适用条件：孔深～孔径孔深(m)浅孔中深孔深孔＜100100∼300＞300孔径个数11∼22∼3止水类型同径联合异径孔深～孔径孔深浅孔中深孔深孔＜100100∼300＞3同径止水∼异径止水同径止水：

优点：钻进效率高，省管材缺点：不易检查适用：水文地质条件简单的大口径勘探孔异径止水：

优点：止水效果好，便于检查缺点：钻孔结构复杂，钻进速度慢，材料用量大适用：含水层研究程度较差的勘探试验孔同径止水∼异径止水同径止水：③开孔直径根据已确定的终孔直径、变径次数和尺寸，自下而上逐级推定开孔直径。满足：A最大一级过滤管和填料厚度的要求；B浅部松散覆盖层和基岩破碎带钻孔中下入护壁管的要求。开孔直径∼终孔直径③开孔直径根据已确定的终孔直径、变径次数和尺寸，自下而上逐级（二）孔斜要求孔深m<100（100，300）>300孔斜°<1<3<5孔斜过大的危害？加大设备的磨损增加孔内事故影响孔内管材和抽水设备的安装及正常运转采用深井泵时，造成立轴和进水管折断深井泵抽水：孔斜≦2°压风机抽水：（二）孔斜要求孔深m<100（100，300）>300（三）隔离止水止水：在水文地质钻探工作中，为封闭和隔离目的含水层与其它含水层的水力联系所做的处理工作。止水部位：应选择在目的含水层与需隔离的含水层之间的隔水层中，并尽量选择在隔水性能好、厚度大和孔壁较完整的孔段。目的含水层隔离含水层（三）隔离止水止水：在水文地质钻探工作中，为封闭和隔离目的含止水材料暂时性止水海带橡胶牛皮永久性止水粘土水泥沥青止水材料暂时性止水永久性止水暂时性止水材料材料名称适用条件优缺点海带①松散地层和完整基岩孔中暂时止水②孔斜不大的斜孔的同径止水或异径止水③管径与孔径必须相差2级以上海带膨胀性强，止水快，效果好，但不能用于永久性止水，也不适合在破碎带及裂隙岩层中止水橡胶①完整基岩钻孔②松散地层可适用③暂时性止水可塑性强，效果好，但成本高，手续麻烦牛皮①潜水和高压承压水②孔壁完整的换径处及斜孔深孔止水膨胀性强，效果好，但成本高，不适用于长期止水易老化暂时性止水材料材料名称适用条件优永久性止水材料材料名称适用条件优缺点粘土①水压和水量不太大，隔水层厚度大于5m的同径止水②松散岩层、裂隙和岩溶含水层中止水③斜孔及长期观测孔止水方法简单，操作方便，成本低，效果好，但被钻具碰动时易失去止水效果，且不易做强烈的活塞式洗井水泥①用粘土止水②基岩破碎带止水③永久性止水方法简单，效果好，但成本高，固结时间长，起拔管材困难沥青①水压和水量不大的浅孔②坚硬岩层止水③永久性止水可塑性强，效果好，但成本高，不适用于长期止水永久性止水材料材料名称适用条件优（四）冲洗液在水文地质钻探中，应尽可能地使用清水钻进。在松散层和强烈破碎带，使用清水钻进技术上有困难时，仍需使用泥浆作冲洗液。NOTE:泥浆钻进后，要求在抽水试验前进行洗孔，以消除泥浆对孔壁周围岩层水文地质性质的影响。（四）冲洗液在水文地质钻探中，应尽可能地使用清水钻进。岩层性质稠度/s含沙量/%细砂层18∼20<4中粗砂、粗砂20∼22<4掉块基岩、卵砾石22∼28<4冲洗液粘稠度岩层性质稠度/s含沙量/%细砂层18∼20（五）钻探工艺加强型无芯钻头常规型无芯钻头加长保径无芯钻头取芯钻头

改进型无芯钻头（五）钻探工艺加强型无芯钻头常规型无芯钻头加长保径无芯钻头取对井孔的技术要求：

适用井孔直径：150mm-380mm；

泥浆比重小于1.3g/cm³；

泥浆粘度小于60s；

含砂量小于0.5%；

井壁泥皮厚度小于5mm；

井斜一般不超过15°。

钻进式井壁取芯器对井孔的技术要求：

适用井孔直径：150mm-380施工工艺比较:1-小径取芯钻进功能：取芯、抽水试验孔径：110∼174mm

优点:钻进效率高、成本低适用：水文地质普查钻孔、基岩地区钻探2-小径取芯大径扩孔钻进功能：取心、抽水试验、成井扩孔口径：250∼500mm

适用：在水文地质勘探中广泛应用大径取芯缺点：岩芯粗不易卡断；钻具岩芯重量大；遇到裂隙几率大施工工艺比较:1-小径取芯钻进大径取芯缺点：3-大口径取心钻进功能：一次成孔(井)、抽水试验适用：基岩山区供水水文地质勘探4-大口径全面钻进功能：抽水试验孔、勘探开采孔的施工优点：效率高、成本低、口径大、一次成孔(井)

适用：研究程度较高，掌握变化规律的松散岩层地区3-大口径取心钻进取芯方法：1.卡料卡取法

当用硬质合金和钢粒钻进中硬及中硬以上、完整的岩矿层时，钻进回次终了时，可从钻杆内向孔底投入卡料（小碎石、铁丝、钢粒等）卡紧并扭断岩心。2.卡簧卡取法

卡簧（及提断器）装于钻头体的内锥面上，回次终了时稍上提钻具，即可把岩心卡住并拉断。3.干钻卡取法

在回次终了停止送水，干钻进尺一小段（20～30cm），利用未排除的岩粉来挤塞住岩矿心，再通过回转将其扭断提出。取芯方法：1.卡料卡取法

当用硬质合金和钢粒钻进中硬及4.沉淀卡取法

在回次终了停止冲洗液循环，利用岩心管内悬浮岩粉的沉淀，挤塞卡牢岩矿心。通常沉淀10～20min。5.楔断器卡取法

在钻进回次终了将钻具提出孔外，下入楔断器，利用吊锤冲击楔子将岩心楔断，再下入夹具将岩心提出。适用：大直径和岩石比较坚硬、完整的岩矿层钻进。

4.沉淀卡取法

在回次终了停止冲洗液循环，利用岩心管内钻机和泵

钻机是完成钻进施工的主机，它带动钻具和钻头向地层深部钻进，并通过钻机上的升降机来完成起下钻具和套管、提取岩心、更换钻头等辅助工作。

泵的主要功能则是向孔内输送冲洗液以清洗孔底、冷却钻头和润滑钻具。

钻机和泵钻机是完成钻进施工的主机，它带动钻具钻机分类：钻机可按用途分类：岩心钻机石油钻机水文地质调查与水井钻机工程地质勘查钻机坑道钻机工程施工钻机钻机分类：钻机可按用途分类：按钻进方法可把钻机分成四类：冲击式钻机：钢丝绳冲击式、钻杆冲击式钻机回转式钻机：立轴式--手把给进式、螺旋差动给进式、液压给进式钻机转盘式--钢绳加减压式、液压缸加减压式钻机移动回转器式--全液压动力头式、机械动力头式钻机振动钻机复合式钻机：振动、冲击、回转、静压等功能以不同组合方式复合在一起的钻机

按钻进方法可把钻机分成四类：冲击式钻机：钢丝绳冲击式、钻杆冲转盘式回转钻机----水文地质勘探的专用钻机

优点:功率大、效率高、钻探口径大，对地层适应性较强适用：在各种水文地质勘探中，当孔深＜300m时，一般都应优先选用。特别是在基岩地区进行大口径取心钻进，或在松散地层中进行大口径全面钻进的供水水文地质勘探，进行探采结合孔施工，或矿床琉干，打勘探排水孔，选用这种钻机效果最好。转盘式回转钻机----水文地质勘探的专用钻机岩心回转钻机适用：当地区研究程度较低，取心率要求较高，或钻孔深度较大(＜300m)时，常选用岩心回转结机。用于基岩地区进行小口径取心钻进或松散岩层区进行小口径取心，也用于大口径扩孔(250∼500mm)钻进。岩心回转钻机适用：当地区研究程度较低，取心率要求较高，或钻孔反循环钻机优点：口径大，在松散地层中效率高，不需使用泥浆。缺点：不能取芯，只能靠排出的岩粉来鉴别地层岩性，且受粗大砾、卵石和较硬地层、地下水埋深大、水源不足以及孔深较浅(＜100米)等条件限制。适用：仅限于研究程度较高，深度不大的松软地层地区，选用打勘探开采孔或开采孔为宜。反循环钻机优点：口径大，在松散地层中效率高，不需使用泥浆。钢丝绳机械冲击钻特点：钻孔结构简单，钻进效率低，钻进深度有限(＜200∼300m)适用：卵石层、尤其是在粗大卵砾石层功能：勘探孔、开采孔钢丝绳机械冲击钻特点：钻孔结构简单，钻进效率低，钻进深度有水文地质工程地质勘探资料课件四、水文地质钻探的观测与编录重要性：在钻探过程中，观测与编录各种特定的水文地质内容，是水文地质钻探的基本任务之一，它直接影响水文地质钻探成果的质量。任务：

一般水文地质孔：在钻进过程中，进行简易水文地质观测

专门水文地质孔：进行必要的水文地质观测目的：以尽可能地多获取水文地质资料，特别是在研究程度较低的地区，这些资料是评价矿区水文地质条件，合理布置专门水文地质孔及进行抽水试验的重要依据。四、水文地质钻探的观测与编录重要性：观测与编录1．岩芯的地质描述2．测算岩芯采取率3．统计裂隙率及岩溶率4．进行物探测井5．取样分析一、岩芯的描述和测量1．水位观测2．水温观测3．冲洗液消耗量的观测4．钻孔涌水现象的观测5．钻具陷落的观测6．取水样二、水文地质观测1．整理岩芯2．填写资料记录表3．编绘钻孔综合成果图4．成果资料综合分析研究三、水文地质编录观测与编录1．岩芯的地质描述一、岩芯的描述和测量1．水位1．岩芯的地质描述岩芯描述的内容，基本上和地表露头上的岩性特征描述相似。

NOTE:钻探中的岩芯观察，要求在现场及时进行，否则可能造成岩芯位置错乱，岩石的某些特征团风化而改变，造成原始记录错误或遗漏描述内容。

例如：粘土岩、泥岩风化干后崩裂、颜色变浅，气味消失等。粘土，含铁锰质结核

1．岩芯的地质描述岩芯描述的内容，基本上和地要求：每次提钻后，及时填写岩芯记录和岩心标签。要求：每次提钻后，及时填写岩芯记录和岩心标签。岩芯地质描述的重点岩石的透水性在地表看不到的现象如未风化地层的孔隙、裂隙、岩溶发育及其充填胶结情况，地层的厚度、地下水的活动痕迹，以及发现地表未出露的岩层、构造等。钻进造成的假象分析和判别与自然现象相区别：如某些基岩层因钻进而造成的破碎擦痕，地层的扭曲、变薄、缺失和错位，松散层的扰动、结构的破坏等。广西永乐盆地.百色盆地老第三纪地层岩芯地质描述的重点岩石的透水性广西永乐盆地.百色盆地老2、测算岩芯采取率

判断坚硬岩石的破碎程度及岩溶发育程度，进而分析岩石的透水性和确定含水层的层位。岩芯采取率公式可按下式计算：基岩、粘土层Ku≥70%构造破碎带、风化带、裂隙带、岩溶带、非粘土层Ku≥50%Ku——岩芯采取率；L0——某回次所取岩芯的总长度，mL——本回次进尺长度，m2、测算岩芯采取率判断坚硬岩石的破碎程度及岩溶发育程度3．统计裂隙率及岩溶率基岩的裂隙率或岩溶率是用来确定岩石裂隙或岩溶发育程度以及确定含水段位置的可靠标志。线状裂隙率公式：y——线裂隙率或线岩溶率

——L段内平行岩芯轴线上测得的裂隙或岩溶的总宽度，m3．统计裂隙率及岩溶率基岩的裂隙率或岩水文地质工程地质勘探资料课件

用岩芯来测定裂隙或岩溶率是比较困难的，因为富含裂隙水或岩溶水段常为裂隙或岩溶强烈发育部位，钻探时岩芯易破碎，甚至取不到芯，所以难于进行准确的统计。用岩芯来测定裂隙或岩溶率是比较困难的，因为富补充：孔隙率--岩石中孔隙的体积与岩石总体积之比。又细分为绝对孔隙率和有效孔隙率，前者含全部孔隙，后者仅含相互贯通的孔隙。

裂隙率--裂隙体积与岩石总体积之比。又细分为体积裂隙率、面积裂隙率、线性裂隙率、裂隙密度、裂隙张开程度等。

岩溶率--岩溶体积与岩石总体积之比。有体积岩溶率、面积岩溶率和线性岩溶率之分。

补充：孔隙率--岩石中孔隙的体积与岩石总体积之比。又细分为绝

为了判断裂隙含水与否，要特别注意裂隙面上地下水活动痕迹的观察。如铁质、泥质、钙质充填及薄膜，灰岩裂隙面上的溶坑、溶槽等。粘土，含铁锰质结核

NOTE：杂色粘土,含铁锰质结核为了判断裂隙含水与否，要特别注意裂隙面上地下水活岩芯的描述和测量4．进行物探测井按要求(终孔后)在孔内进行综合物探测井，以便准确划分含水层(段)，取得有关参数。5．取样分析按设计的层位或深度，从岩芯或钻孔内采取一定规格(体积或重量)或一定方向的岩样或上样，供观察、鉴定、分析和实验之用。岩芯的描述和测量4．进行物探测井在采取试样过程中应该保持试样的天然结构，如果试样的天然结构受到破坏，便称为“扰动样”。Ⅰ级不扰动可进行土类定名、含水量、密度、强度参数、变形参数、固结压密参数试验Ⅱ级轻微扰动可进行土类定名、含水量、密度试验Ⅲ级显著扰动可进行土类定名、含水量试验Ⅳ级完全扰动可用于土类定名土试样的扰动程度质量等级用薄壁取土器采取的土样定为Ⅰ～Ⅱ级；用中厚壁或厚壁取土器采得的土样定为Ⅱ～Ⅲ级；用标准贯入器、岩心钻头所采得的粘性土、粉土、砂土和软岩试样皆定为Ⅲ～Ⅳ级。

在采取试样过程中应该保持试样的天然结构，如果试样的（二）水文地质观测

1．水位观测在干钻情况下

潜水初见水位≈稳定水位承压水初见水位＜稳定水位初见水位--钻进过程中，钻孔中开始出现的水位；稳定水位--停钻后连续进行观测，直至相邻的三次所测的水位相差不大(一般不超过2cm)，且无系统上升或下降的趋势。NOTE：对水文地质钻孔，在未揭露第一个含水层之前，一般要求干钻，就是为了确定含水层的水力特征。（二）水文地质观测1．水位观测潜水水位观测根据观测的目的和要求，水位观测分两种情况：第一：进行简易观测，间接地发现和判断含水层。第二：要求取得各主要含水层天然水位资料，进行分层观测。

水位观测根据观测的目的和要求，水位观测分两种情况：潜水：初见水位三次△H≤2cm稳定水位承压水:初见水位水位上升三次△H≤2cm

稳定水位下×提提下√××初见水位No1:一般要求钻进中每提钻后，下钻前各观测一次。潜水：初见水位三次△H≤2cm稳定水位下

No2:分层观测各含水层天然水位揭露顶板1-2m立即停钻下管止水换浆洗孔观测水位

Note：一般情况下准确的天然水位，是在进行分层抽水试验之前，对钻孔进行强烈清洗之后测得的。含水层含水层No2:分层观测各含水层天然水位含水层含水层2、水温观测意义：水温的变化作为判断新含水层出现的标志。情况：水位突变、大量涌水、巨厚含水层。内容：孔深、温度、测温深度、气温。NOTE：测温时间的选择钻孔施工破坏了地层中的热量平衡，要获得准确的水温资料，必须终孔后等待一定时间，当热平衡恢复后方可测得真实水温。♨2、水温观测意义：水温的变化作为判断新含水层出现的标志。♨3．冲洗液消耗量的观测

冲洗液性质，在现场主要是指：颜色、稠度、比重、含砂量等的改变，一般能反映孔底情况发生变化。★揭露砂砾石含水层时，冲洗液含砂量增加，稠度变小；★揭露红色地层时，冲洗液颜色立即变红等。3．冲洗液消耗量的观测冲洗液性质，在现场主要冲洗液量：指单位时间内通过孔底和钻杆与孔壁间环状空间上返的冲洗液的体积量。确定量的标准：保证有效地排出岩粉和冷却钻头。式中：Q--冲洗液量，m3/s；β--上返速度不均匀系数，β=1.1～1.3；D--钻孔直径或最大套管内径，m；d--钻杆外径，m；v--冲洗液上返流速，m/s。

冲洗液量：指单位时间内通过孔底和钻杆与孔壁间环状空间上返的冲NOTE:冲洗液的上返流速v必须大于质量最大的岩屑在冲洗液中的沉降速度，即：

v＝v0+u(m/s)

式中：

v0--冲洗液使岩屑处于悬浮状态的临界速度，或岩屑在冲洗液中的等速沉降速度，m/s；

u--岩屑的上升速度，可取u=(0.1～0.3)v0，钻孔越深，钻进速度越高，u值越大。

NOTE:冲洗液的上返流速v必须大于质量最大的岩屑在冲洗液中冲洗液消耗量的观测消耗量的变化：说明岩层透水性的变化，表明钻孔可能是揭露了透水性很好的透水层、透水通道或含水层。例如：☆强透水但不含水、微弱含水的岩层，冲洗液的大量消耗，在停止输水后，孔内水位将急剧下降，甚至干枯；☆水头较小的含水层，冲洗液大量消耗，停止输水后孔内水位虽有所下降，但降到一定位置就会稳定下来。含水层水头压力小于循环冲洗液压力冲洗液消耗量的观测消耗量的变化：说明岩层透冲洗液消耗量观测单位段△t内!V前V加V耗V余冲洗液消耗量观测单位段△t内!V前V加V耗V余

4．钻孔涌水现象的观测原因：钻孔揭露了承压水头高于地面孔口位置的自流承压含水层。措施：立即停钻，记录钻进深度，接上套管，测定稳定水位和涌水量。

＞5m＜5m(钻孔涌水量Q、涌水高度f、孔口管内径d)

4．钻孔涌水现象的观测原因：钻孔揭露了承压水头高于地面孔口

5．钻具陷落的观测

在岩溶发育带、构造破碎带或老窑分布地段钻进时，常易出现钻具陷落现象(掉钻)，即钻头和钻杆一起失重滑落。意义：确定含水层的位置和发现新的含水层，为查明溶洞或巨大裂隙的分布、直径大小、充填程度等提供可靠的依据。观测内容：掉钻的层位、起止深度、水位、冲洗液消耗量

5．钻具陷落的观测在岩溶发育带、构造破碎带或

6．取水样取样时间：一般在含水层水位稳定后。目的：分析水样中某种或某几种成分，找出它们突然发生变化（时间）的位置，并结合其它条件来发现含水层、确定含水层。

6．取水样取样时间：一般在含水层水位稳定后。（三）水文地质编录

1、整理岩芯

将钻进时采取的岩芯进行认真整理，排放整齐，按顺序编号，并准确地进行测量、描述和记录。勘探结束后，重点钻孔的岩芯要全部长期保留，一般钻孔则按规定保留缩样或标本。（三）水文地质编录1、整理岩芯岩芯编录广义：指从出芯到入库，初步建立各种剖面的整个工作过程；狭义：指从出芯到岩芯清洗、岩芯块对接、岩芯长度测量、编号、素描、岩性单元划分、岩性描述、构造要素编录、矿化素描编录、岩芯表面图像扫描、岩芯自然γ测量、岩芯装箱、照相、数据录入、岩芯入库的整个工作过程。岩芯编录广义：指从出芯到入库，初步建立各种剖面的整个工作过程现场实验室

FieldLab

井

场

Drillingsite

中国大陆科学钻探岩心编录流程FlowchartofcoredocumentationofCCSD现场实验室

FieldLab

井

场

Drilling水文地质工程地质勘探资料课件水文地质工程地质勘探资料课件2、填写资料记录表将钻探时取得的各种资料，用准确、简洁的文字详细地填写于各种记录表格。3、编绘钻孔综合成果图将核实后的各种资料，编绘在钻孔综合成果图上。4、对成果资料进行综合分析研究1)冲洗液消耗量等值线图2)冲洗液消耗量与岩芯采取率随深度变化曲线图3)冲洗液消耗量对比剖面图2、填写资料记录表

水文地质物探––––是根据地下岩层在物理性质上的差异，借助于专门的物探仪器，通过测量、分析其物理场的分布、变化规律来进行水文地质调查的一种勘探手段。

水文地质物探具有成本低、速度快、用途广泛的特点，是当前水文地质调查中不可缺少的勘查手段。第二节

水文地质物探 水文地质物探––––是根据地下岩层在物理性质上的差异，借助1、水文地质物探的基本原理

不同类型或不同含水量的岩石之间存在着物理性质上的差异（包括导电性、导热性，热容量、温度、密度、磁性、弹性波传播速度及放射性等）。因此，我们可以借助各种物探测试仪器，测定出岩石或水体的某些物理特征值的变化，从而分析、推断出岩性、构造和岩层含水性的变化。

例如，许多岩浆岩和石灰岩的视电阻率（ρs）常常可达n×（102—103）欧姆·米；而泥岩、粘土的视电阻率值只有十到几十Ω·m。水文地质工程地质勘探资料课件（1）在导电性方面：水是一种良导体，因此岩石的含水量及水本身的矿化度，对岩石的视电阻率值有很大的影响。厚层石灰岩的无水地段的ρs值常常大于500Ω·m，比有水地段高很多。（2）在磁性方面：不同种类的岩石之间也有较大差别，如许多岩浆岩中的金属元素含量相对较丰富，磁性较强；多数沉积岩的磁性均较弱。因此，当磁法剖面跨过这两种岩石时，便会有显著的磁力差异。（1）在导电性方面：水是一种良导体，因此岩石的含水量及水本身（3）在放射性强度和热辐射强度方面：不同类型的岩石，以及岩石中富水和贫水地段之间，也常有较大的差异。

从下图所示的热行为剖面上可清楚地显示出断裂富水带的平均辐射温度（地面下0.8m）要比断裂两侧分册地带低7－11℃。

（3）在放射性强度和热辐射强度方面：不同类型的岩石，以及岩石水文地质工程地质勘探资料课件2、水文地质调查中使用的物探方法简介

在水文地质调查中使用的物探方法有两大类：（1）地面物探方法，（2）地球物理测井。

现将各种物探方法在水文地质调查中的作用，即能解决的水文地质问题简介于下。2、水文地质调查中使用的物探方法简介（1）电阻率法原理：岩石的电阻率与岩石的矿物成分、结构、孔隙度、含水量及地下水的矿化程度有关。通过测量岩石的电阻率值，分析推断地质体的水文地质特征，从而解决有关的地质问题。可用于查明下列水文地质问题：

（1）确定含水层的分布、厚度及埋深、寻找古河道、古冲洪积扇等；

（2）寻找断裂破碎带和岩溶发育带的分布、位置、圈定富水带，确定覆盖层及风化层的厚度等；

（3）划分咸淡水界面，寻找淡水透镜体；

（4）估算水文地质参数等。（1）电阻率法

适用条件：

（1）所测含水层的视电阻率与顶底板岩石的视电阻率有显著差别；

（2）含水层分布范围较大；

（3）含水层埋藏深度不大，小于100米。第三章

水文地质勘探 适用条件：第三章 水文地质勘探

（2）自然电场法

原理：这种方法是以地下存在的天然电场作为场源。由于天然电场主要是与地下水通过岩石孔隙、裂隙时的渗透作用及地下水中离子的扩散、吸附作用有关。因此，可根据在地面测量到的电场变化情况，查明地下水的埋藏、分布和运动状况。 （2）自然电场法

可用于：

（1）寻找掩埋的古河道、基岩中的含水破碎带；

（2）及确定水库、河床及堤坝的渗漏通道；

（3）测定抽水钻孔的影响半径等。适用条件：一般只适用于地下水埋藏较浅、水力坡度较大和所形成的过滤电位强度较大时的情况。 可用于：（3）激发极化法原理：这种方法是根据供电极断电后，由电化学作用引起的岩石和地下水放电电场（即二次场）的衰减特征来寻找地下水。可用于：主要用于寻找层状或似层状分布的各种地下水以及较大的溶洞含水带，并可确定它们的埋藏深度。适用条件：不适用于覆盖层较厚（如大于20m）和工业游散电流较强的地区。电源笨重、工作效率较低、成本较高，也是这种方法的不足之处。（3）激发极化法（4）交变电磁场法原理：这种方法是以岩石、矿石（包括水）的导电性、导磁性及介电性的差异为基础，通过对以上物理场空间和时间分布特征的研究，达到查明隐伏地质体和地下水的目的。可用于：目前已在生产中使用的有甚低频电磁法（利用超长波通讯电台发射的电磁波为场源）、频率测深法（以改变电磁场频率来测得不同深度的岩性）、地质雷达法（利用高频电磁波束在地下电性界面上的反射来达到探测地质对象的目的）等。其中，甚低频法对确定低阻体（如断裂带、岩溶发育带和含水裂隙带）比较有效；而地质雷达则具较高的分辨率（可达数厘米），可测出地下目的物的形状、大小及其空间位置。（4）交变电磁场法

处于不同环境中的水，它们的化学成分不同，地表水、地下水和矿井老窑水都有自己的水化学特点。

影响地下水化学成分的主要因素是：

①含水层岩石组分及其地球化学作用；

②地下水补给来源、成分及水交替速度和方式。

因此，煤矿水文地质勘探时，可以利用水化学标志来研究矿井水的形成，即通过采取水样，进行水质分析，作为查明地下水补给来源和径流速度的一种手段。第三节

水化学试验勘探 处于不同环境中的水，它们的化学成分不同，地表水、地下水和矿

特征元素：某水源独有的或是比其它水源同种元素在数量上有显著差异的化学元素，以及不受地下水补给、径流、排泄条件影响的比较稳定的化学元素。

特征元素常不需要复杂的仪器设备，在现场就可以分析检出。在充分了解煤矿区主要充水含水层以及地下水、地表水、老窑水的化学成分及其变化规律的情况下，找出它们的特征元素，这样，当矿井突水或出现新的出水点后，通过现场取样化验，对化学成分分析比较，就能大体上判断出水点的补给来源。 特征元素：某水源独有的或是比其它水源同种元素在数量上有显著1、水化学成分和性质与补给、径流的关系

煤矿床地下水的化学成分，反映着地质历史过程中形成的地下水的分带性，这些地下水分布在不同深度的含水层，以及各种构造带中，它们的化学性质不同，各有特点。

下面简述部分水化学成分及性质的一些规律： 1)pH值与重碳酸根离子

煤矿区各类型水的pH值变化十分明显，它们清楚地反映出各自所处的环境，所以pH值是分析矿井水来源的重要指标。

（1）在岩溶水分布地区，pH值一般在7.0－8.5之间，如果水中含大量二氧化碳，pH值会有所降低，而碳酸盐的形成与富集又会使pH值升高。1、水化学成分和性质与补给、径流的关系（2）矿区老窑水及废巷道中的水都是强酸性水，pH值很低，有的甚至小于2.0，它们是含煤地层中的硫化矿物在氧化环境中被氧化、水解以及地下水溶滤的结果。（3）pH值与水中某些离子的含量有密切的关系，如地下水中pH值小于4.4，水中就不含重碳酸根离子及碳酸离子，更不会出现氢氧化物。（4）重碳酸根离子的含量与地下水径流条件有关。径流条件好的地段，重碳酸根的含量低一些，反之，就高一些。在同一含水层中，由于径流条件的差异，其含量亦会有较大的变化。（5）一般当水中重碳酸根含量与二氧化碳趋于平衡时，水中没有侵蚀性二氧化碳，只有水中增加了二氧化碳后，才促使碳酸盐溶解。由于二氧化碳在地表水中的含量较低，所以重碳酸根离子的含量亦不高，一般小于200毫克/升。地下水中二氧化碳的含量比地表水中高，故地下水中的重碳酸根离子比地表水中多，甚至高出二倍以上。（2）矿区老窑水及废巷道中的水都是强酸性水，pH值很低，有的 2)水的硬度

岩溶水的硬度一般并不高，在10－25度之间，而老窑水的硬度比较高，这是因为硫酸盐含量高，它与钙离子结合成硫酸盐为主的永久硬度。 3）铁、锰离子

铁、锰离子的存在反映一定的水文地质条件（1）处于还原条件或径流条件差状态的水，常含有一些亚铁的碳酸盐、硫酸盐或有机性铁的化合物。高铁离子主要存在于氧化环境或径流条件好的水中，如径流条件好的潜水。（2）氧化环境中，锰易沉淀，因此水中含量很少。在地下水径流条件较差或埋藏较深的水中，通常就会出现锰离子，而且常与亚铁离子伴存。 2)水的硬度4）硫酸盐

地下水中硫酸盐的含量，取决于补给区的距离、径流条件和围岩性质。补给区远、径流条件差、围岩富含硫化矿物都有利于硫酸盐的增高。5）耗氧量

地下水中耗氧量的大小反映一定的地球化学环境和水文地质条件，老窑水由于所处的环境是停滞状态的水，一般耗氧量较高，径流条件好的地区耗氧量比较低。4）硫酸盐

6）气体成分

地下水中含有不同的气体成分，有大气来源的（氮气、氧气、二氧化碳、惰性气体）、生物化学还原作用形成的（硫化氢、甲烷等）以及变质作用形成的，而放射性气体伴同各种类型气体出现。

煤矿区地下水中溶解的气体，一般以氮气、氧气和二氧化碳为主，还有少量的氩气及极微量的氦气、具有放射性的氡气等，矿井水中还可能出现甲烷、硫化氢。这些气体成分能清楚地反映地下水所处的地球化学环境。 6）气体成分（1）生物成因的氮气是缺氧条件下封闭构造的特征；大气成因的氮气则是表明地下水处于交替强烈的地带。（2）地下水中氧气的含量与埋藏深度、补给水源、径流条件等水文地质条件有关。补给源很远、径流条件差、埋藏较深则含氧量会减少甚至没有。与之相反，地下水与地表水联系密切，补给源近，径流条件好，则地下水富氧，甚至与地表水相接近。（3）地下水中惰性气体对查明矿井水的来源也很有帮助。如在水交替强烈地段氮和氩的比值很小，在水交替停滞带，该比值就增大。（4）氡是一种具有放射性的气体，地下水中氡含量与岩石的破碎程度有关。岩石的比表面积越大，则有利于地下水氡含量的增高。而流经岩石的水量越大，岩石的裂隙率或岩溶率越高，越不利于水体富集氡。所以，可以利用地下水氡含量的高低来圈定岩溶含水层中集中径流带的位置与发育方向。（1）生物成因的氮气是缺氧条件下封闭构造的特征；大气成因的氮2、煤矿区各类水的水化学特征

通过对煤矿区各类水（地表水、地下水和老窑水）的水化学试验勘探，可以查明各水体间的水力联系、地下水水源及径流条件。

煤矿三类水的水化学特征简介如下：

（1）地表水

由于地表水受到补给条件的限制，以及在同岩石短暂的接触中，溶滤量不大，因此，各种离子的含量一般都比较低。这种特征为分析观测地段地下水和地表水之间是否有水力联系提供了资料。2、煤矿区各类水的水化学特征

（2）含煤地层中的水

与径流条件有关。

①径流条件好和氧化环境中的地下水

浅部含水层（包括含水层，空隙发育，透水性好，大气降水或地表水通过空隙直接补给含水层。这部分水源的特征是：矿化度低，各种离子含量不高，富含大气中的气体成分，水中往往含有少量高铁离子。

径流条件好的含水层，由于岩性不同，水化学成分亦有差异。如砂岩中的水，它的硬度、矿化度、钙、镁和碳酸盐含量一般都较低，而灰岩岩溶水中其含量就相对高一些。

岩溶水的氡含量与富水程度成反比。

（2）含煤地层中的水②径流迟缓和还原环境中的地下水

分布于封闭构造中埋藏较深的地下水，由于补给、径流条件差，含水层透水性弱，水交替迟缓，大气降水和地表水补给量有限。补给水源长时间与周围介质接触，溶滤其中的可溶盐类及一些微溶元素，形成水化学成分比较复杂的高矿化氯化物类型水。因处于还原环境，脱硫作用使水中含硫化氢、甲烷。硫酸根离子含量少甚至没有。

②径流迟缓和还原环境中的地下水

（3）老窑水

由于含煤地层中黄铁矿等硫化矿物的氧化、水解作用，使水中硫酸盐含量增高，为强酸性水。

一般硬度较高，不会出现负硬度。总硬度中以硫酸盐永久硬度为主。由于pH值低，为亚铁离子的存在提供了条件。 （3）老窑水

在水化学试验勘探中，特征元素是关键，它为解决一系列水文地质问题提供了目标。

通过水化学分析试验，可以系统掌握勘探区或矿井主要含水层、地表水和老窑水的水化学特征，这些特征提供了地下水所处的水文地质环境、富水区或强径流带位置的信息，所以，在矿井防治水斗争中，水化学试验勘探是一种比较有效的勘探手段。 在水化学试验勘探中，特征元素是关键，它为解决一系列水文地质第二章水文地质试验水文地质工程地质勘探资料课件试验（Test）：按照特定的程序进行相关的测试，以期待得到某种数据或某类结果。

实验（Experiment）：利用某种操作来检验某种理论或某种假设，是科学研究常用的手段。水文地质试验含义：为了测定含水层水文地质参数、评价含水层富水性，查明地下水运动条件而在野外（现场）进行的各种试验。重要性：（1）水文地质试验是对地下水进行定量研究的重要手段，也是水文地质调查工作中不可或缺的方法。试验（Test）：按照特定的程序进行相关的测试，以期待得到（2）正确地组织水文地质试验工作，是取准取全各项水文地质计算所需资料的重要手段，是认识一个地区水文地质条件，评价地下水资源的重要环节。水文地质试验方法常用的水文地质试验方法有：抽水试验、放水试验、渗水试验、注水试验、压水试验、连通试验、地下水流速、流向测定等。其中，水文地质调查工作中应用最多的是抽水试验，在矿区水文地质工作中井下放水试验、连通试验也是常用的方法。本章重点学习抽水试验，其它方法简单了解。（2）正确地组织水文地质试验工作，是取准取全各项水文地质计抽水试验含义：是通过从钻孔或水井中抽水，来定量、评价含水层富水性，测定含水层水文地质参数和判断某些水文地质条件的一种野外试验工作。重要性：随着水文地质勘查阶段由浅入深,抽水试验在各个勘查阶段中都占有重要的比重。其成果质量直接影响着对调查区水文地质条件的认识和水文地质计算成果的精确程度。在整个勘查费用中，抽水试验的费用仅次于钻探工作；有时，整个钻探工程主要是为了抽水试验而进行的。抽水试验

一、目的任务

1、目的抽水试验是以地下水井流理论为基础，通过在实际井孔中抽水时，水量和水位变化的观测来获取水文地质参数，评价水文地质条件，为预计矿坑（井）涌水量和评价地下水允许开采量等提供依据。

2、任务（1）确定含水层的水文地质参数，如渗透系数K、导水系数T、储水系数μs等；

（2）确定抽水井的实际涌水量（Q、q）及其与水位降深（S）之间的关系；

（3）研究降落漏斗的形状、大小及扩展过程；§1抽水试验的目的、任务及类型一、目的任务§1抽水试验的目的、任务及类型（4）研究含水层之间及含水层与地表水体之间的水力联系；（5）确定含水层的边界位置及性质（补给边界或隔水边界）；（6）进行含水层疏干或地下水开采的模拟，以确定井间距、开采降深、合理井径等参数。

二、抽水试验的类型由于划分的原则和角度不同，所以形成的抽水试验类型繁多，且相互交叉。主要有以下几种：

1、根据抽水试验井孔的数量划分为单孔抽水、多孔抽水和干扰井群抽水试验

（1）单孔抽水试验只有一个抽水孔，水位观测也在抽水孔中进行，不另外布置专门的观测孔。（4）研究含水层之间及含水层与地表水体之间的水力联系；方法简单、成本较低。但不能直接观测降落漏斗的扩展情况，一般只能取得钻孔涌水量Q（q），及其与水位降深S的关系和概略的渗透系数K。只用于稳定流抽水，在普查和详查阶段应用较多。

（2）多孔抽水试验由一个主孔抽水，另外专门布置一定数量的水位观测孔。能够完成抽水试验的各项任务，可测定不同方向的渗透系数、影响半径R的大小、降落漏斗的形态及发展情况，以及含水层之间及其与地表水之间的水力联系等，所取得的成果精度也较高。但需布置专门的观测孔，其成本相对较高，多用于精查阶段。方法简单、成本较低。但不能直接观测降落漏斗的扩展情况，一般只

（3）干扰井群抽水试验是指在多个抽水孔中同时抽水，另外布置若干观测孔。抽水时，造成降落漏斗相互重叠干扰。这种试验也称互阻井群抽水试验。按抽水试验的规模和任务，又分为一般干扰井群抽水试验和大型群孔抽水试验。

①一般干扰井群抽水试验为了研究相互干扰井的涌水量与水位降深的关系；因为含水层极富水、单个抽水孔形成的水位降深不大、降落漏斗范围太小，而需在较近的距离内打几个抽水孔，组成一个孔组同时抽水；为了模拟开采或疏干，需在若干井孔内同时抽水，观测研（3）干扰井群抽水试验究整个流场的变化。由于这种试验成本高，所以只在水文地质条件复杂地区的精查阶段或开采（疏干）阶段使用。②大型群孔抽水试验近年来在一些岩溶大水矿区水文地质精查阶段（或专题性勘探）中使用的一种方法。一般由数个乃至数十个抽水孔组成若干井组，观测孔很多，分布范围大，进行大流量、大降深、长时间的大型抽水，形成一个大的人工流场，以便充分揭露边界条件和整个流场的非均质状况。例如：1980年在邯郸矿务局王风矿针对奥灰岩溶含水层，进行了一次大型群孔抽水试验，包括38个抽水孔、82个观测孔，抽水量达135200m3／d（1.57m3／s）。究整个流场的变化。

2、根据抽水试验所依据的井流理论，可分为稳定流抽水和非稳定流抽水试验

（1）稳定流抽水试验要求抽水时的流量和水位降深都相对稳定，即不随时间改变。用稳定流理论和公式来分析计算，方法比较简单。但自然界大都是非稳定流，只在补给水源充沛且相对稳定的地段抽水时才能形成相对稳定的似稳定流场，故其应用受到一定限制。（2）非稳定流抽水试验只要求水位和流量中的一个稳定，另一个可随时间变化。一般要求流量稳定，降深变化。用非稳定流理论和公式进行分析计算时，较稳定流抽水更接近实际，因而具有更广泛的适用性，能研究的因素（如越流2、根据抽水试验所依据的井流理论，可分为稳定流抽水和因素、弹性释水因素等）和测定的参数（如给水系数、导压系数、越流系数等）也更多。能判定简单条件下的边界，并能充分利用整个抽水过程所提供的全部信息。其解释计算较复杂，观测技术要求较高。

3、根据抽水井的类型可分为完整井抽水和非完整井抽水试验

（1）完整井抽水试验在完整井（即钻孔揭穿整个含水层，过滤器长度等于含水层厚度）中进行的抽水试验。由于完整井的井流理论较完善，故一般应尽量用完整井做抽水试验。因素、弹性释水因素等）和测定的参数（如给水系数、导压系（2）非完整井抽水试验在非完整井（即钻孔仅揭穿含水层的一部分，过滤器长度小于含水层厚度）中进行的抽水试验。只有当含水层厚度很大，又是均质层时，为了节省费用，才进行非完整井抽水试验。4、根据试验段所包含的含水层情况，可分为分层、分段及混合抽水试验

（1）分层抽水试验指每次只抽一个含水层，对不同性质的含水层（如潜水与承压水）应采用分层抽水。对参数、水质差异较大的同类含水层，也应分层抽水，以分别掌握各层的水文地质特征。（2）非完整井抽水试验（2）分段抽水试验在透水性各不相同的多层含水层组中，或在不同深度透水性有差异的厚层含水层中，对各层段分别进行抽水试验，以了解各段的透水性。有时也可只对其中的主要含水段进行抽水，如厚层灰岩含水层中的岩溶发育段，这时段与段之间应止水隔离，止水处应位于弱透水的部位。（3）混合抽水试验在井中将不同含水层合为一个试验段进行抽水，各层之间不加以止水。它只能反映各层的综合平均状况，一般在以下4种情况下采用：ⅰ含水层富水性弱；ⅱ各分层的参数己掌握；（2）分段抽水试验

ⅲ只需了解各层的平均参数；ⅳ难于分层抽水时。混合抽水试验较简单，费用较低；如需布置观测孔时，必须分层设置。混合抽水试验资料计算各分层参数的方法。利用逐层回填多次抽水试验资料，计算各分层渗透系数的近似值；利用井中流量计测定混合抽水时各分层的流量，以计算分层参数。

5、根据抽水顺序可分为正向抽水和反向抽水试验（1）正向抽水试验抽水时水位降深由小到大，即先进行小降深抽水，后进行大ⅲ只需了解各层的平均参数；ⅳ难于分层抽水时。降深抽水。因其有利于抽水井周围天然过滤层的形成，多用于松散含水层中。

（2）反向抽水试验抽水时水位降深由大到小。抽水开始时的大降深有利于对井壁和裂隙的清洗，多用于基岩中。

降深抽水。

一、抽水试验钻孔的布置主要是主孔与观测孔的布置，首先要选定抽水孔位置，然后再布置观测孔。1、抽水孔的布置根据抽水试验的任务和当地的水文地质资料（区域、物探），选择能充分反映水文地质条件的部位布置抽水孔。

2、观测孔的布置（1）观测孔的平面布置方式

观测孔的平面布置取决于抽水试验的任务、精度要求、规模大小、含水层的性质，以及资料整理和参数的计算方法等因素。§2抽水试验的技术要求一、抽水试验钻孔的布置§2抽水试验的技术要求为准确求参，应根据含水层边界条件、均质程度、地下水的类型、流向及水力坡度等，将观测孔布置成1～4条观测线。①当地下水水力坡度小，并为均质各向同性含水层时，可在

垂直地下水流向的方向上布置一排观测孔。若受场地条件限制难于布孔时，也可与地下水流向成45

°角的方向布置一排观测孔。②当含水层为均质各向同性，但水力坡度较大时，可垂直和平行地下水流向各布置一排观测孔。③对非均质含水层，水力坡度不大时，应布置三排观测孔，其中两排垂直流向，一排平行流向。④对非均质各向异性含水层，水力坡度较大时可布置四排观测孔，其中垂直和平行流向各两排。为准确求参，应根据含水层边界条件、均质程度、地下水的类型、流水文地质工程地质勘探资料课件对群孔抽水试验、其观测孔布置应能控制整个流场并直到边界，非均质的各个块段也应有观测孔。研究断层的导水性时，可将观测孔布置在断层的两盘。为判别含水层之间的水力联系时，则分别在各个含水层中布置钻孔。研究河水与地下水的关系时，观测孔应布置在岸边。

（2）观测孔的数量观测孔数量主要取决于抽水的目的要求和参数计算方法。

①用于描述降落漏斗的抽水试验，每条观测线上不应少于3；②用于求参的抽水试验，若用S—1gt曲线求参，每条观测线上仅布置1个孔；若用S—1gr曲线求参，每条观测线可布置对群孔抽水试验、其观测孔布置应能控制整个流场并直到边界，非均1~3个孔，但多数是取3个。③用于判定水力联系及边界性质的抽水试验，观测孔不应少于2个。

（3）观测孔的间距①观测孔的间距应近主孔者小，远主孔者大，即距抽水孔由近至远，观测孔间距由小到大。②透水性差的含水层中观测孔的间距较透水性强的小；③潜水含水层较承压含水层的小；④有垂直补给的较无垂直补给的小；⑤非稳定流抽水较稳定流抽水的小。最近的观测孔，应尽量避开紊流和三维流的影响，距抽水孔1~3个孔，但多数是取3个。的距离一般不应小于含水层厚度的1倍。最远观测孔应能观测到明显的水位下降，以控制降落漏斗的扩展半径R，或者其水位下降值不小于10倍的允许观测误差。相邻两观测孔之间的间距，应保证其降深差不于小0.1m。（4）观测孔的深度和孔径①孔深对均质完整井抽水，观测孔的孔深应达到抽水孔的最大降深以下。对非完整井抽水，观测孔的深度应达到抽水孔抽水段的中部。观测孔沉淀管的长度一般不应小于2m。除含水层很薄外，观测孔应探入试验层5~10m。的距离一般不应小于含水层厚度的1倍。②孔径观测孔的孔径一般不小于55mm。二、稳定流抽水试验的技术要求稳定流抽水试验，在技术上对水位降深、稳定延续时间和水位流量观测等方面有要求，以保证抽水试验的质量。1、水位降深（1）抽水次数正式抽水试验一般要求进行三次降深，以便确定流量Q与降深S之间的关系（即Q-S关系），判断抽水试验的正确性和推断涌水量。②孔径

（2）降深要求在进行三次降深抽水试验时，应采用不同的降深大小。①最大降深SmaxSmax的确定主要取决于含水层的特点、抽水试验目的及抽水设备的能力。ⅰ潜水含水层：取含水层底板以上水位高度H的1/3~1/2，即Smax=1/3H~1/2H；ⅱ承压含水层，取由静水位至含水层项板的距离，即应尽可能将水位降至含水层顶板。最大降深的确定还应考虑抽水试验的目的。ⅲ抽水试验用于求参时，降深值应小一些，以避免产生紊流和（2）降深要求三维流，影响参数的可靠性；ⅳ为疏干计算或水资源评价时，降深值应能保证外推至设计要求，并尽量接近正式生产时的设计水位；ⅴ为判断边界性质和水力联系时，要求有足够的降深以使问题充分暴露。ⅵ考虑现有抽水设备的能力。②其它两次降深S1

、S2Smax确定以后，其余两次降深值可分别取S1=1/3Smax，S2=2/3Smax。降深分布均匀有利于绘制Q-S曲线。Smax不应小于3m，最小降深和两次降深之差均不得小于1m。三维流，影响参数的可靠性；2、稳定延续时间（1）含义稳定延续时间是指渗流场达到近似稳定后的延续时间，也简称为稳定时间。（2）决定因素稳定时间取决于形成稳定降落漏斗的时间。稳定降落漏斗形成的快慢取决于地下水类型、含水层参数、边界条件及补给条件、抽水降深值等。潜水、弱渗透层、补给条件差或降深大时，稳定降落漏斗形成会慢些。（3）抽水试验中稳定延续时间的规定

2、稳定延续时间不同部门对抽水试验的稳定延续时间都有一定的规定，通常，仅为求参的抽水，稳定延续时间一般不超过24h；其它目的的抽水，一般为48～72h。但不论何种目的的抽水，最远观测孔的稳定延续时间不得少于2h。《煤炭资源地质勘探抽水试验规程》：单孔抽水的稳定延续时间必须达8h，最远观测孔为2h。3、稳定水位、水量《矿区水文地质工程地质勘探规范》中的规定：（1）水位

①当水位降深S>5m时，主孔水位变化幅度不超过1％；②当S<5m时，水位变化值不大于5cm；不同部门对抽水试验的稳定延续时间都有一定的规定，通常，仅为求③当用压风机抽水时，主孔水位波动允许达20cm~30cm，观测孔水位变化值要小于2cm。水位变化幅度的计算方法为:（2）水量

①单位涌水量q>0.01（L／s.m）时，水量变化幅度不得大于3％；②当q<0.01（L／s.m）时，水量变化幅度不得大于5％。③当用压风机抽水时，主孔水位波动允许达20cm~30cm，4、动水位及流量

（1）水位①动水位观测时应先密后疏，如开始时5~10min观测一次，以后则每15~30min观涮一次。②恢复水位抽水终止或中断后，均应观测恢复水位。观测时应先密后疏，直至稳定。对恢复水位的要求与抽水前稳定水位相同。（2）流量抽水过程中，在测量水位的同时观测水量。

4、动水位及流量5、水温与气温等观测2~4h观测一次，并同时记录地下水其它物理性质的变化。

6、排水要求根据地形、坡度、含水层埋深、地下水流向和地表渗透性能等因素确定排水方向和排水距离，保证排水通畅，防止排出的水重新渗入到抽水含水层。三、非稳定流抽水试验的技术要求非稳定流抽水包括定流量和定降深两种。在实践中，多采用定流量抽水试验。1、流量从抽水开始到结束，流量均应保持稳定（常量）。5、水温与气温等观测2、动水位对动水位的观测比稳定流抽水试验时加密，特别要在开始的10~20min观测到较多的数据。具体可按有关规程确定。3、试验的延续时间取决于试验的目的任务、水文地质条件、试验类型、抽水量和参数计算方法。不同的试验，延续的时间差别较大。如：参数计算时一般不超过48h；供水水源勘查和大型群孔抽水试验的延续时间较长，最多3~4个月。2、动水位观测抽水试验设备主要是指抽水设备、过滤器和测水用具（如流量汁、水位计等），其选用应能满足抽水试验的具体要求。一、抽水设备抽水设备主要是指扬水设备。在抽水试验中，能够使用的抽水设备种类很多，其使用条件和性能均不同。在选择抽水设备时，应考虑吸程、扬程、出水量等能否满足设计要求，以及搬迁难易、费用大小等。如水量较大，地下水埋藏浅，降深小时，可用离心式水泵；但埋藏深或降深大、精度要求高、井径足够大时，则采用深井泵：若精度要求不高、井径